Радиактивные материалы. Радиоактивность и радиационные свойства. Радиоактивность
 Скачать 18.68 Kb.
|
|
Радиоактивность – это самопроизвольный распад ядер атомов, подчиненный статистическому закону. Радиоактивными изотопами называются такие изотопы, ядра атомов которых неустойчивы и способны с течением времени самопроизвольно превращаться в ядра атомов других изотопов. Радиоактивные превращения протекают с изменением строения, состава и энергетического состояния ядра и сопровождаются испусканием или захватом заряженных частиц и электромагнитного (γ-) излучения. В понятие радиоактивности входит как естественная, так и искусственная радиоактивность элементов. В первом случае под радиоактивностью понимают процесс самопроизвольного распада ядер атомов, сопровождающийся испусканием α-, β-, γ-лучей и других элементарных частиц, во втором – процесс распада ядер атомов при их бомбардировке элементарными частицами (электронами, протонами, нейтронами, α- частицами и т. п.). Естественной радиоактивностью обладают минералы, содержащие нестабильные изотопы урана, тория, радия, радона, калия, стронция и др. Радиоактивность изучается с помощью специальных приборов – радиометров. Радиоактивность горных пород и руд тем выше, чем больше концентрация в них естественных радиоактивных элементов семейств урана, тория, а также калия-40. По радиоактивности (радиологическим свойствам) породообразующие минералы подразделяют на четыре группы. 1. Наибольшей радиоактивностью отличаются минералы урана (первич-ные - уранит, настуран, вторичные - карбонаты, фосфаты, сульфаты уранила и др.), тория (торианит, торит, монацит и др.), а также находящиеся в рассеянном состоянии элементы семейства урана, тория и др. 2. Высокой радиоактивностью характеризуются широко распространенные минералы, содержащие калий-40 (полевые шпаты, калийные соли). 3. Средней радиоактивностью отличаются такие минералы, как магнетит, лимонит, сульфиды и др. 4. Низкой радиоактивностью обладают кварц, кальцит, гипс, каменная соль и др. В этой классификации радиоактивность соседних групп возрастает примерно на порядок. Радиоактивность горных пород определяется, прежде всего, радиоактивностью породообразующих минералов. В зависимости от качественного и количественного состава минералов, условий образования, возраста и степени метаморфизма их радиоактивность изменяется в очень широких пределах. Радиоактивность пород и руд по эквивалентному процентному содержанию урана принято подразделять на следующие группы: 1. породы практически нерадиоактивные (U< 10-5 %); 2. породы средней радиоактивности (U< 10-4 %); 3. высокорадиоактивные породы и убогие руды (U< 10-3 %); 4. бедные радиоактивные руды (U< 10-2 %); 5. рядовые и богатые радиоактивные руды (U< 0,1 %). К практически нерадиоактивным относятся такие осадочные породы, как ангидрит, гипс, каменная соль, известняк, доломит, кварцевый песок и др., а также ультраосновные, основные и средние породы. Уранинит Уранинит - высокорадиоактивный минерал. Это основная руда на уран и радий. Гелий так же был впервые обнаружен в образцах уранинита. Выветрившийся уранинит производит замечательные побочные продукты - красивые минералы уранилфосфата (отенит и торбернит). Кристаллическая решётка уранинита аналогична структуре флюорита (CaF2). Она симметрична и образует кубики и октаэдры. От UO2 до U3O8 Месторождения: Отен (Франция); Корнуолл (Англия); Митчелл Ко, Северная Каролина и гора Спокан (США); Заир; Берген (Германия); Уилберфорс и Большое Медвежье озеро (Канада). Отенит Отенит рождается в результате гидротермического изменения минералов урана. Впервые откопан во Франции в 1852 году. Это один из наиболее популярных радиоактивных минералов среди коллекционеров. Его зелёные и жёлтые грани светятся и флуоресцируют. А если вы хотите его потрогать, то он удивит вас своими эластичными кристаллами. Радиоактивность этого минерала обеспечивает уран. Ca(UO2)2(PO4)2·10-12H2O Месторождения: Отен (Франция); Корнуолл (Англия); Митчелл Ко, Северная Каролина и гора Спокан (США); Заир; Берген (Германия) и Португалия. Торбернит Сильно радиоактивен(!). Встречается в зонах окисления урана. В отличие от отенита не флюорисцирует. При извлечении на дневную поверхность от него отваливается вода и на свет появляется метаторбернит (он имеет более светлую окраску и меньшую прозрачность). Cu[UO2]2[PO4]2 • 10(12 – 18)H2O Месторождения: Корнуолл (Англия); Митчелл Ко, Северная Каролина и Юта (США); Шаба (Заир); Берген (Германия), ЮАР, Польша, Австралия. Ториевые минералы, оксид торианит и силикат торит - незначительно распространены в природе. Они встречаются в качестве акцессорных минералов в гранитах, сиенитах и пегматитах; иногда образуют существенные концентрации в различных россыпях. Минералы радия весьма редки. Известно, что граниты обладают природной радиоактивностью несколько выше фоновой из-за содержащегося в них урана. Хотя кларк урана не превышает 3 г/т, но в гранитах его содержание составляет уже 25 г/т. Но если гораздо более распространённый химический аналог радия барий входит в состав довольно редких калий-бариевых полевых шпатов (гиалофанов), а «чистый» бариевый полевой шпат, минерал цельзиан очень редок, то накопления радия с образованием радиевых полевых шпатов и минералов вообще не происходит из-за короткого периода полураспада радия. Радий распадается на радон, уносящийся по порам и микротрещинкам и вымывающийся с грунтовыми водами. В природе иногда встречаются молодые радиевые минералы, не содержащие уран, например радиобарит и радиокальцит, при кристаллизации которых из растворов, обогащённых радием (в непосредственной близости от легкорастворимых вторичных урановых минералов), радий сокристаллизуется с барием и кальцием благодаря изоморфизму. |